Первичная культура хондробластов человека как модель для изучения дифференцировки хондробластов

11 Апреля в 19:17 990 0


Первичная культура хондробластов человека как модель для изучения дифференцировки хондробластов пластинки роста in vitro

Рост позвоночника в длину осуществляется за счет пластинки роста (ПР), формирование и развитие которой начинается в эмбриогенезе. Развитие хрящевой пластинки роста обеспечивается хондробластами, которые проходят ряд последовательных стадий дифференцировки и формируют в ней соответствующие зоны. Механизмы регуляции пролиферации и дифференцировки хондробластов ПР до конца не раскрыты, а их изучение осложнено природой объекта исследования - эмбриона человека. Задачей данной работы было морфологическое исследование первичной культуры хондробластов эмбриона человека с целью определения ее пригодности в качестве экспериментальной модели для изучения механизмов дифференцировки хондробластов и эффективности использования лекарственных препаратов.

Первичную культуру хондробластов, выделенную из формирующихся тел позвонков 12-недельных эмбрионов человека, культивировали в течение 7 суток на протяжении пяти пассажей и исследовали методами морфогистохимии и ультраструктурного анализа. На первом пассаже овальные хондробласты не формируют сплошного монослоя. Клетки подразделяются на три типа, которые различаются между собой по площади, ядерно-цитоплазматическому отношению, а также наличию в цитоплазме гликогена и интенсивности реакции на сульфатированные и несульфатированные гликозаминогликаны (ГАГ). Наличие специфических для хрящевой ткани маркеров-биополимеров позволяет определить данные клетки как хондробласты различной степени дифференцировки. Преобладающими на этом пассаже являются низкодифференцированные хондробласты. Электронно-микроскопически в низкодифференцированных клетках выявляются крупные ядра, редкие профили ЭПР, небольшие аппараты Гольджи и единичные лизосомальные структуры. По мере дифференцировки увеличивается протяженность цистерн ЭПР, в них накапливается содержимое средней электронной плотности, возрастает площадь, занимаемая аппаратом Гольджи.

На втором пассаже происходит снижение процентного содержания низкодифференцированных хондробластов и увеличение количества хондробластов средней степени дифференцировки. Клетки формируют сплошной монослой и продуцируют межклеточный матрикс, в котором, кроме типичных для хряща биополимеров, иммунохимически выявляется маркер хрящевой ткани - коллаген 2-го типа. Отмечается усложнение ультраструктурной организации хондробластов средней степени дифференцировки, что проявляется дальнейшим развитием мембранных органелл.



Хондробласты третьего пассажа формируют плотный монослой, в котором регистрируется увеличение содержания высокодифференцированных хондробластов. Данные клетки имеют развитый комплекс Гольджи, многочисленные профили ЭПР и большое число транспортных везикул. Характерной чертой ультраструктуры хондробластов третьего пассажа является наличие в цитоплазме секреторных гранул и расширенных цистерн ЭПР, заполненных материалом средней электронной плотности. В цитоплазме выявляются гранулы гликогена, сульфатированные и несульфатированные гликозаминогликаны. Морфология хондробластов свидетельствует об активном синтезе и секреции главных биополимеров в культуральную среду. На третьем пассаже выявляются отдельные распластанные клетки и скопления групп клеток с признаками деструкции. Цитоплазма и матрикс вокруг таких клеток характеризуются неравномерной, интенсивно базофильной окраской, а в прилежащем матриксе не выявляется коллаген 2-го типа. Отмечаются клетки в состоянии апоптоза.

На четвертом пассаже монослой остается достаточно плотным, низкодифференцированные клетки практически отсутствуют. В матриксе по-прежнему выявляется коллаген 2-го типа. Хондробласты приобретают овальную или вытянутую форму, в их цитоплазме снижается содержание гликогена, а в матриксе падает интенсивность реакции на кислые ГАГ На ультраструктурном уровне наблюдается рост содержания лизосомальных структур и жировых включений, цистерны ЭПР переполнены белковым содержимым.

На пятом пассаже выявляются отдельные клетки вытянутой формы с неровными контурами, ядра с признаками пикноза. В цитоплазме определяются многочисленные оптически пустые вакуоли, отмечается субпороговая реакция на кислые ГАГ. Матрикс отсутствует. Таким образом, на пятом пассаже наблюдаются дистрофические изменения хондробластов и прекращение их синтетической функции.

Известно, что в процессе развития пластинки роста in vivo происходит увеличение количества хондробластов, которые затем проходят последовательные этапы дифференцировки от низкодифференцированных к созревающим, гипертрофированным и гибнущим хондробластам. Полученные данные показывают, что в течение пяти пассажей in vitro происходят аналогичные изменения морфо-функциональных параметров хондробластов, которые таким образом могут служить экспериментальной моделью хондробластов пластинки роста тел позвонков на разных стадиях жизненного цикла.


Зайдман A.M.1, Сахаров А.В.3, Ким И.И.2, Корель А.В.1, Колокольцова Т.Д.2, Рябчикова Е.И.2
ФГУ "Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии" 1,
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" 2, г. Новосибирск,
Новосибирский государственный педагогический университет 3

Похожие статьи
показать еще
 
Травматология и ортопедия